EP4251879B1

EP4251879B1 - Verfahren zum entleeren von viskosem material aus einer beidseitig offenen kartusche sowie hierfür geeignete entleer-vorrichtung

Info

Publication number: EP4251879B1
Application number: EP21815395.5A
Authority: EP
Inventors: Erich Scheugenpflug
Original assignee: Dosmatix GmbH
Current assignee: Dosmatix GmbH
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2025-01-08
Anticipated expiration: 2041-11-12
Also published as: US20230294906A1; DE102020131081B3; EP4251879A1; WO2022112022A1; JP2023552709A

Description

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft das blasenfreie Entleeren von hochviskosen, also pastösen, Stoffen aus angelieferten Transport-Behältern, insbesondere Kartuschen.

II. Technischer Hintergrund

Bei der Verarbeitung von hochviskosen Stoffen, z.B. in der Klebetechnik oder der Kosmetik-Industrie werden diese Stoffe oder deren einzelne Komponenten in Transportbehältern wie etwa zylindrischen Kartuschen, die in aller Regel aus Kunststoff bestehen, mit einem oder mehreren Litern Inhalt angeliefert und das darin enthaltene Viskose-Material muss von dort zu einem Verbraucher, beispielsweise einem Dosierer oder einem Mischer, blasenfrei, also ohne Lufteinschlüsse, geliefert werden.
Im Folgenden ist nur noch von Kartuschen die Rede, was für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung jedoch alle beidseits stirnseitig offenen, aber verschließbaren, Transportbehälter umfassen soll bei denen ein Ausschieber dicht im Inneren der - hinsichtlich des Innenumfanges meist zylindrischen - Kartusche verschiebbar ist und vom hinteren Ende her eingeführt ist, während das gegenüberliegende vordere Ende eine demgegenüber in der Regel wesentlich kleinere Entnahmeöffnung aufweist, die während des Transports verschlossen ist und für das Entnehmen des Materials geöffnet werden kann.
Dabei soll die Entnahme aus der Kartusche und der Transport über eine Versorgungsleitung - die Abförder-Leitung - zu dem entfernten Verbraucher nach Bedarf und automatisch erfolgen ohne aufwendige manuelle Nachbearbeitung, und eine möglichst restefreie Entleerung der meist teuren Materialien möglich sein.
Zusätzlich soll beim Entleeren keine Luft in das Material gelangen können oder sogar im Material noch enthaltene Luft entweichen können.
Bisher wird dies versucht, indem zwischen der an der Entnahmeöffnung anzuschließenden Abförder-Leitung, meist einer Schlauchleitung, und der Entnahmeöffnung ein Entgasungs-Stutzen zwischengesetzt ist, der mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Damit können aber lediglich Gasblasen, die sich nach dem Öffnen der Entnahmeöffnung und anschließend an die Abförder-Leitung dort ergeben, entfernt werden, nicht jedoch Gasblasen, die beispielsweise fein verteilt im Inneren des Materials vorhanden sind.
Generell ist es bekannt, fließfähige Stoffe im Dünnschicht-Verfahren zu entgasen:
Dabei wird das Material in Form einer möglichst dünnen Schicht über eine Fläche geleitet, und dadurch die Oberfläche des strömenden Materials massiv vergrö-ßert, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass eine enthaltene Gasblase Kontakt zur Oberfläche der Schicht erhält und dadurch aus dem Material ausgast, stark vergrößert ist.
Ferner ist es beim Entnehmen von Fässern mit viskosem Material, die als Transportgebinde angeliefert werden, bekannt, ein solches Fass mittels einer auf das Material aufgesetzten Fassfolge-Platte zu entleeren, aber bereits vor dem Einführen der Fassfolge-Platte in das Fass und Aufsetzen auf dem Material den Raum darum herum mit Unterdruck, insbesondere Vakuum, zu beaufschlagen und zu diesem Zweck ein druckdichtes Gehäuse mit einem Unterdruck-Anschluss darum herum anzuordnen.
Dabei wird allerdings mangels einer zweiten Öffnung das Material aus der einzigen Öffnung an der Oberseite des Fasses herausgefördert, nämlich durch die an der Fassfolge-Platte befestigte und diese nach unten drückende hohle Kolbenstange hindurch.
Zu diesem Zweck muss die Fassfolge-Plate mit einem hohen Druck gegen das Material gepresst werden, wofür häufig die Stabilität des Fasses selbst in radialer Richtung nicht ausreicht, sondern das Fass in einer entsprechenden Stützvorrichtung radial zusammengehalten werden muss.
Die Druckschrift DE 10 2017 108187 A1 offenbart eine derartige Vorrichtung zum Entleeren von hochviskosen Stoffen aus einem Fass, d.h. aus einem einseitig offenen Behälter.
Bei beidseitig offenen Kartuschen soll das Material mittels des darin befindlichen Ausschiebers, der entlang des in der Haupterstreckungsrichtung der Kartusche gleichbleibenden, meist runden, Innenquerschnitts verschoben werden kann, durch die in der gegenüberliegenden Stirnseite vorhandene Entnahmeöffnung herausgedrückt werden.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren zum blasenfreien Entleeren auch von beidseitig offenen Kartuschen zur Verfügung zu stellen, mit dem auch im Inneren des Materials vorhandene Gasblasen beseitigt werden können vor der Weiterleitung an den Verbraucher. Es ist ferner die Aufgabe, eine hierfür geeignete Entleer-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Herauspressen des Materials aus der Entnahmeöffnung mittels axialer Verschiebung des Ausschiebers das Material in eine Vielzahl dünner Stränge aufgeteilt wird.
Durch diese starke Vergrößerung der Oberfläche ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine im Material vorhandene Gasblase in Kontakt mit der Oberfläche eines solchen dünnen Stranges gerät, sehr viel größer, und natürlich umso größer, je dünner die Stränge sind.
Die Stränge werden in einem oben offenen Auffangbehälter fallen gelassen und vermengen sich mit dem dort vorhandenen fließfähigen Material, welches aus diesem Auffangbehälter mittels einer in dessen unteren Bereich angeschlossenen Hauptförderleitung zum Verbraucher gefördert wird.
Um zu vermeiden, dass beim wieder Vereinigen der dünnen Stränge in dem Material im Auffangbehälter sich neue Gaseinschlüsse bilden, wird zumindest der Bereich von der Aufteilung des Materials in die Vielzahl dünner Stränge, also etwa von der Entnahmeöffnung ab, bis zum oberen offenen Ende des Auffangbehälters hin unter Unterdruck gehalten während des Entleer-Vorganges der Kartusche und vorzugsweise auch während der Abförderung des Materials aus dem Auffangbehälter zum Verbraucher.
Das in einer sich öffnenden Gasblase im Material enthaltene Gas wird dann aus diesem Bereich abgeführt und wenn in dem Bereich nahezu Vakuum vorliegt, können sich auch keine neuen Gaseinschlüsse mehr bilden.
Unter Unterdruck im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird verstanden, dass dies insbesondere annähernd ein Vakuum ist mit einem Restdruck von höchstens 50 mbar, vorzugsweise höchstens 10 mbar, vorzugsweise höchstens 1 mbar.
Für das Weiterleiten an den Verbraucher wird das Material spätestens nach dem vollständigen Entleeren der Kartusche unter Druck gesetzt in Richtung Mündung der Abförder-Leitung am Auffangbehälter, was vorzugsweise durch Vorwärtsschieben eines dicht im Auffangbehälter geführten Abförder-Kolbens von der offenen Seite her in Richtung Mündung der Abförder-Leitung erfolgt, vorzugsweise in Richtung Boden des meist topfförmigen Auffangbehälters, bei dem sich diese Mündung im Boden befindet.
Da sich der Auffangbehälter in einer Vakuum-Umgebung mit Material füllt, und ein solcher Abförder-Kolben unter Vakuum in die obere offene Seite des Auffangbehälters eingefahren wird, bilden sich dabei keine Gaseinschlüsse mehr, selbst wenn nach Einführen des Abförder-Kolbens in die offene Oberseite des Auffangbehälters noch ein freier Abstand zwischen dem Abförder-Kolben und der Oberseite der Füllung aus Material bestand, da dieser keine Luft mehr enthält.
Die Aufteilung des aus der Entnahmeöffnung in einem dicken Strang austretenden Materials in eine Vielzahl dünner Stränge wird mittels eines Verteilkopfes durchgeführt, der insbesondere eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für jeweils einen dünnen Strang aufweist.
Vorteilhafterweise wird dieser Verteilkopf, der während der Leerung der Kartusche vorzugsweise im Abstand oberhalb der offenen Oberseite des Auffangbehälters angeordnet ist, danach, insbesondere nach vollständiger Leerung der Kartusche, als Abförder-Kolben benutzt und in den Auffangbehälter eingeführt und darin dicht nach unten geführt, wofür der Verteilkopf eine passende Dimensionierung aufweisen muss.
Zum einen wird hierfür kein separater Abförder-Kolben benötigt, zum anderen wird dadurch vermieden, dass ein separat vorhandener Abförder-Kolben unter den Verteilkopf und über die Öffnung des Auffangbehälters positioniert und erst danach dorthinein abgesenkt werden kann, was wesentlich aufwendiger wäre.
Dabei wird vorzugsweise nicht der Verteilkopf allein axial in den Auffangbehälter hineingeschoben, sondern zusammen mit der Kartusche, an deren vorderen Ende, der Entnahmeöffnung, er befestigt ist, sodass also die Kartusche als Stö-ßel wirkt, die den Verteilkopf axial bewegt.
Vorzugsweise wird die Kartusche axial bewegt indem sie mit ihrem hinteren Ende in beiden axialen Richtungen, also sowohl aufwärts als auch abwärts, in einem Kartuschen-Träger fixiert ist und dieser Kartuschen-Träger in Pressrichtung hin und her bewegt werden kann mittels eines Förder-Antriebes.
Für das Herauspressen aus der Kartusche wird ein Kartuschen-Stößel eines Kartuschen-Antriebes an der vom Material abgewandten Rückseite des Ausschiebers angesetzt und drückt diesen Ausschieber weiter vorwärts in Richtung Entnahmeöffnung.
Um ein dichtes Anliegen des Ausschiebers am Innenumfang der Kartusche sicherzustellen, kann die Kartusche dabei an ihrem Außenumfang auch radial abgestützt werden.
Vorzugsweise wird auch der Bereich an der Außenseite, also Rückseite, des Ausschiebers bis zur Austrittstelle des Kartuschen-Stößels aus dem Kartuschen-Antrieb während des Entleer-Vorganges unter Unterdruck gehalten, damit auf der Rückseite des Ausschiebers keine Luft vorhanden ist, die bei einer eventuellen Undichtigkeit zwischen Ausschieber und dem Innenumfang der Kartusche in das Material eindringen kann.
Vorzugsweise kann stattdessen oder ergänzend nur der Bereich an der Rückseite des Kartuschen-Stößels, aber nicht bis zu dessen Austrittsstelle aus dem Kartuschen-Antrieb, sondern lediglich bis zu einem vorderen Bereich des Kartuschen-Stößels, evakuiert sein.
Um die Entleerung durchführen zu können, wird die Kartusche, mit bereits an ihrer Entnahmeöffnung befestigtem Verteilkopf in Querrichtung zur Pressrichtung unter den zurückgezogenen Kartuschen-Stößel eingebracht und fluchtend zum Kartuschen-Stößel in dem Kartuschen-Träger fixiert, wobei der Kartuschen-Träger soweit vom Auffangbehälter weg, insbesondere nach oben, versetzt ist, sodass sich beim Einsetzen der Kartusche in den Kartuschen-Träger der Verteilkopf noch oberhalb des Auffangbehälters befindet.
Hinsichtlich der Entleer-Vorrichtung umfasst diese zunächst einmal die bekannten Bauteile wie

ein Grundgestell, an dem alle weiteren Teile befestigt sind,
einen Kartuschen-Antrieb mit einem Kartuschen-Stößel zum Vorwärtsschieben des Ausschiebers der Kartusche,
eine Abförder-Leitung zum Verbraucher hin, die an der Entleer-Vorrichtung angeschlossen werden kann,
einen Kartuschen-Träger, an dem die Kartusche befestigt werden kann und
ein erstes druckdichtes Vakuum-Gehäuse mit einem Unterdruck-Anschluss, welches am Übergang von der Kartusche zur Abförder-Leitung vorhanden ist, um in diesem Bereich aus dem Material austretendes Gas abzusaugen.

Für die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist ferner am Grundgestell ein einseitig, in Regel nach oben, offener und damit topfförmiger Auffangbehälter vorhanden, in dessen unterem Bereich, insbesondere in dessen Boden, die Abförder-Leitung angeschlossen wird, sowie ein Verteilkopf, der das Aufteilen des aus der Entnahmeöffnung der Kartusche austretenden dicken Stanges in eine Vielzahl dünner Stränge übernimmt, indem er auf seiner Austrittseite eine Vielzahl von kleinen Austrittsöffnungen umfasst.
Der Verteilkopf besitzt eine Befestigungsvorrichtung, mit der er an der Entnahmeöffnung der Kartusche befestigt werden kann, sodass der daraus austretende dicke Strang in das hohle Innere des Verteilerkopfes strömt und von dort zu den vielen Austrittsöffnungen.
Damit sich die daraus austretenden dünnen Stränge nicht kräuseln durch einseitige Anhaftung an einer Stelle des Umfanges der Austrittsöffnung, besitzen die Austrittsöffnungen an ihrem freien Ende eine Abrisskante, die die Austrittsöffnung umgibt und im Querschnitt eine scharfe, spitze Abrisskante mit einem Winkel von weniger als 70°, vorzugsweise weniger als 50°, vorzugsweise weniger als 40°, besitzt.
Damit der unmittelbar am vorderen unteren Ende der Kartusche befestigte Verteilkopf, in dessen Unterseite sich die Austrittsöffnungen befinden, dicht in den Auffangbehälter eingefahren werden kann, muss sein Außenumfang dem Innenumfang des Auffangbehälters entsprechen und vorzugsweise ist am Außenumfang des Verteilkopfes eine Dichtlippe vorgesehen.
Ferner muss der Außendurchmesser des Verteilkopfes größer sein als der Außendurchmesser der Kartusche, da diese teilweise während des Betriebes in den Auffangbehälter hinein vorsteht.
Um den Kartuschen-Träger samt Kartusche in Pressrichtung hin und her bewegen zu können, ist ein Abförder-Antrieb vorgesehen, der den Kartuschen-Träger relativ zum Grundgestell auf den Auffangbehälter zu und von diesem weg bewegen kann, vorzugsweise bestehend aus zwei Abförder-Arbeitszylindern auf einander gegenüberliegenden Seiten bzgl. des Kartuschen-Trägers.
Ferner ist am Kartuschen-Träger eine Fixier-Vorrichtung vorhanden, mit der die Kartusche sowohl in als auch entgegen der Pressrichtung fix am Kartuschen-Träger gehalten werden kann.
Für das Vorhalten von Vakuum im Bereich der offenen Seite des Auffangbehälters ist ein erstes Vakuum-Gehäuse vorhanden, welches hülsenförmig ausgebildet ist und einerseits am Außenumfang des Auffangbehälters anliegt, andererseits am Außenumfang der damit fluchtenden Kartusche, wobei die Abdichtung gegenüber der Kartusche eine Relativbewegung der Kartusche zu diesem Vakuum-Gehäuse zulässt, um die Kartusche soweit nach oben zurückzuziehen, dass sich ihre Entnahmeöffnung und vor allem ein daran befestigter Verteilkopf im Abstand oberhalb des Auffangbehälters befindet.
Zum Einsetzen der Kartusche ist die Kartuschen-Aufnahme im Kartuschen-Träger ist die Kartuschen-Aufnahme zur Seite hin einseitig offen oder kann zumindest geöffnet werden für das Einbringen der Kartusche von der Seite her, wofür der Kartuschen-Träger auf einer solchen Höhe positioniert wird, dass sich die untere Entnahmeöffnung der Kartusche samt Verteilkopf im Abstand oberhalb der offenen Oberseite des Auffangbehälters befindet.
Dann wird zunächst der ringförmige Deckel des hülsenförmigen ersten Vakuum-Gehäuses auf den Außenumfang der Kartusche von unten her aufgeschoben und anschließend auf dem unteren Ende der Kartusche der Verteilkopf fixiert, insbesondere aufgeschraubt, was erst nach Aufschieben des Deckels möglich ist, da dieses einen größeren Außendurchmesser als die Kartusche besitzt.
Vorzugsweise erfolgt das befestigen des Deckels des ersten Vakuum-Gehäuses als auch des Verteilkopfes an der Kartusche - oder einer die Kartusche umfänglich umgebenden Stützhülse, die eine radiale Dehnung der Kartusche bei Druckbeaufschlagung minimieren soll - bevor die Kartusche in die Entleervorrichtung eingehängt wird.
Anschließend kann der Deckel soweit nach unten geschoben werden, dass es gegenüber dem hülsenförmigen unter Teil des ersten Vakuum-Gehäuses, welches sich vorzugsweise immer am Auffangbehälter befindet, befestigt und abdichtet werden.
Nach dem Einsetzen der Kartusche und ggfs. Schließen der Kartuschen-Aufnahme in umfänglicher Richtung, befindet sich das obere Ende der Kartusche, in dem sich im gefüllten Zustand der Ausschieber befindet, innerhalb eines zweiten, kappenförmigen Vakuum-Gehäuses, welches unten dicht auf dem oberen Rand der Kartusche aufsitzt und oben abgedichtet ist gegenüber dem Umfang des Kartuschen-Stößels, welcher ihn durchläuft.

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1a:: die erfindungsgemäße Entleer-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,
Figur 1b, c:: die Entleer-Vorrichtung der Figur 1a in Seitenansichten in einer ersten und einer zweiten Querrichtung,
Figur 2a:: die Entleer-Vorrichtung betrachtet in der zweiten Querrichtung im Vertikalschnitt, mit dem Presskopf über der eingehängten Kartusche,
Figur 2b:: die Entleer-Vorrichtung betrachtet in der ersten Querrichtung und geschnitten in Pressrichtung, mit dem Presskopf anliegend an dem Ausschieber und innerhalb der Kartusche,
Figur 3a:: in einem Vertikalschnitt gemäß Figur 2a , jedoch mit dem Verteilkopf als Abförder-Kolben eingefahren im Auffangbehälter,
Figur 3b:: die Entleer-Vorrichtung in der gleichen Betriebsstellung, betrachtet in analoger Blickrichtung wie Figur 2b ,
Figur 4a:: ein Längsschnitt durch eine volle Kartusche im Anlieferungszustand,
Figur 4b:: eine Kartusche im Längsschnitt mit an der Entnahmeöffnung befestigtem Verteilkopf,
Figur 4c:: eine perspektivische Darstellung des Verteilkopfes,
Figur 5:: eine Prinzip-Darstellung einer Dosier-Einheit,
Figur 6a - c:: das Einsetzen der Kartusche in die Entleer-Vorrichtung.

Wie die Figuren 1a bis 3b erkennen lassen, besteht die Entleer-Vorrichtung aus einem Grundgestell 1 in Form einer Grundplatte 1 - vorzugsweise mit nach unten innen gegeneinander gekröpften seitlichen Rädern zum umgreifenden Aufschieben auf eine Führung 501 wie in Figur 5 dargestellt - auf der in einer ersten Querrichtung 11 beabstandet zwei Abförder-Arbeitszylinder 13, 14, hier in als Pneumatik-Zylinder, angeordnet sind, die gemeinsam den Abförder-Antrieb 6 bilden, da sie mit ihren Pressrichtungen 10 parallel zueinander angeordnet sind und aus ihrem jeweiligen Zylinder 13b, 14b die jeweilige Kolbenstange 13a, 14a vertikal nach oben ausfahrbar ist.
Die oberen freien Enden dieser beiden Kolbenstangen 13a, 14a, die synchron bewegbar sind, sind über ein Joch 23 miteinander verbunden, auf dem mittig der Kartuschen-Antrieb 4 in Form vorzugsweise nur eines Kartuschen-Arbeitszylinders 15 aufragt, diesmal mit dem Boden des Zylinders 15b nach oben weisend, sodass die Kolbenstange 15a als Kartuschen-Stössel 15a daraus nach unten ausfährt und durch eine Öffnung im Joch 23, die in der Kartuschen-Aufnahme 16 eines Kartuschen-Träger 3 ausgebildet ist, in eine darin eingehängten Kartusche 100 vorsteht und mit dieser fluchtet.
Dabei besteht der Kartuschen-Träger 3 aus einem in der zweiten Querrichtung 12 zumindest einer Seite her, vorzugsweise durchgängig, offenen Rechteck-Profil, welches vorzugsweise an der Unterseite des Joches 23 befestigt ist, welches in der 1. Querrichtung 11 schmal genug ist, um zwischen die beiden Abförder-Arbeitszylinder 13, 14 einzutauchen.
Dabei befindet sich in der unteren horizontalen Platte des Rechteck-Profils eine in der zweiten Querrichtung 12 - siehe Figur 1a - offene, U-förmige , von oben nach unten durchgängige, Aussparung, die so dimensioniert ist, dass eine Kartusche 100 mit ihrem an der Befüllöffnung 100b umlaufenden, nach außen weisenden Rand 100b1 daran eingehängt werden kann, indem die Kartusche 100 in der zweiten Querrichtung 12 in die Kartuschen-Aufnahme 16 so eingeschoben wird, dass sie mit der Befüllöffnung 100b nach oben weisend mit diesem oberen Rand 100b1 auf dem Kartuschen-Träger 3, also dessen um die Kartuschen-Aufnahme 16 herum verlaufenden Randbereich, aufliegt und vorzugsweise mit Hilfe einer Fixiervorrichtung 3a, wie in der Vergrößerung der Figur 2b dargestellt, gehalten wird.
Der Einsetz-Vorgang einer Kartusche wird später anhand von Figur 6a bis c beschrieben.
In diesem eingehängten Zustand erstreckt sich die Kartusche 100 durch die Kartuschen-Aufnahme 16 hindurch und weist mit ihrer in der Regel kleineren Entnahmeöffnung 100a am gegenüberliegenden Ende nach unten.
Wie in Figur 4a dargestellt, ist diese Entnahmeöffnung 100a im Transportzustand von einem Verschluss-Element, meist einer an dem Gewinde, insbesondere Innengewinde 100a1 der Entnahmeöffnung 100a, anschraubbaren Verschluss-Schraube 102, verschlossen und in die gegenüberliegende Befüllöffnung 100b eingesteckt befindet sich ein topfförmiger Ausschieber 101 dicht anliegend an dem Innenumfang der Kartusche 100, dessen Reibung demgegenüber so groß ist, dass ein selbsttätiges Herausbewegen aus der Befüllöffnung 100b nicht möglich ist, auch nicht durch das zwischen Ausschieber 101 und Verschluss-Element 102 vorhandene Material M.
Für das Entleeren wird erfindungsgemäß das Verschluss-Element 102 entfernt und stattdessen an der Entnahmeöffnung 100a ein Verteilkopf 7 befestigt, vorzugsweise mit einem eigenen Gewinde, insbesondere Außengewinde, als Befestigungsvorrichtung 7a an das Gewinde, insbesondere Innengewinde 100a1, angeschraubt, der später erläutert wird.
In den Figuren 1a bis 3b ist die Kartusche bereits mit einem solchen Verteilkopf 7 ausgestattet, der in der Aufsicht betrachtet eine größere Quererstreckung, insbesondere einen größeren Durchmesser, besitzt als die Kartusche 100.
Auf dem Grundgestell 1, insbesondere der Grundplatte 1, ist zwischen den beiden Abförder-Arbeitszylindern 13, 14 und fluchtend zu dem - in der Regel ebenfalls pneumatische betriebenen - Kartuschen-Arbeitszylinder 15 und der in der Kartuschen-Aufnahme 16 fixierten Kartusche 100 ein Auffangbehälter 2 montiert.
Der Verteilkopf 7 passt dicht in den nach oben offenen, topfförmigen Auffangbehälter 2.
Das Joch 23 kann soweit hochgefahren werden, dass sich der Verteilkopf 7 oberhalb des Auffangbehälters 2 befindet, und so weit nach unten gefahren werden, dass der Verteilkopf 7 auf den Boden des Auffangbehälters 2 aufsitzt.
Die Kolbenstange, also der Kartuschen-Stößel 15a, des Kartuschen-Arbeitszylinders 15 trägt am unteren, freien Ende einen Presskopf 24, dessen nach unten weisende Stirnfläche an die konkave Wölbung der Oberseite des Ausschiebers 101 angepasst ist und in diesen hineinpasst.
Der Kartuschen-Arbeitszylinder 15 ist so dimensioniert, dass sich bei vollständig in dessen Zylinder 15b eingefahrener, also hochgefahrener, Kolbenstange 15a der Presskopf 24 in einer Höhenlage vollständig oberhalb der eingehängten Kartusche 100 befindet und im vollständig ausgefahrenen Zustand nahe des Bodens der Kartusche 100 an deren Entnahmeöffnung 100a, mit lediglich noch dem topfförmigen Ausschieber 101 dazwischen.
Im unteren Bereich der Entleer-Vorrichtung 200, vorzugsweise im Boden des Auffangbehälters 2, ist ferner eine Auslassöffnung 29 vorhanden, die mit einer Abförder-Leitung 20 verbunden ist, die zu einem entfernten Verbraucher für das Material M führt.
Für das Zuführen von Material M aus der Kartusche 100 zu der Abförder-Leitung 20 und damit zum Verbraucher muss zunächst eine Kartusche 100 so in der Entleer-Vorrichtung eingebaut werden, wie in Figur 2a dargestellt.
Hierfür wird - siehe die Figuren 6a bis c - zunächst die Kartusche 100 vorbereitet gemäß Figur 6a , indem von ihrem unterem, entleerseitigen Ende optional zunächst eine umfänglich geschlossene, am Außenumfang der Kartusche 100 anliegende Stützhülse 103 auf diese aufgeschoben wird, die ebenfalls einen am oberen Ende radial nach außen vorstehenden Rand besitzt, bis zum Rand 100b1 der Kartusche 100, wobei sich dann die Stützhülse 103 vorzugsweise über den gesamten zylindrischen Teil der Kartusche 100 nach unten erstreckt.
Anschließend wird der ringförmige Deckel 21b eines ersten Vakuumgehäuses 21 vom entleerseitigen Ende auf den Außenumfang der Kartusche 100 oder - falls vorhanden - der Stützhülse 103 so weit aufgeschoben, dass anschließend der Verteilkopfes 7 an der unteren Entnahmeöffnung 100a befestigt werden kann, insbesondere in deren Innengewinde 100a1 eingeschraubt werden kann.
Diese Reihenfolge ist notwendig, da der Außenumfang des Verteilkopfes 7 größer ist als der Außenumfang der Kartusche 100 und auch der Innenumfang des Deckels 21 b.
Anschließend wird die Kartusche 100 - gegebenenfalls mit umgebender Stützhülse 103 sowie Deckel 21b und Verteilkopf 7 - in die Kartuschen-Aufnahme 16 in der 2. Querrichtung 12 eingeschoben und mittels der Fixiervorrichtung 3a der Rand 100b1 und gegebenenfalls der darunter befindliche Rand der Stützhülse 103 fest auf die Oberseite der Kartuschen-Aufnahme 16 aufgedrückt, wobei diese Teile gegeneinander vorzugsweise abgedichtet sind durch dazwischen befindliche, konzentrisch umlaufende O-Ringe 27.
Dabei ist gemäß Figur 6b der Kartuschen-Stößel 15a soweit nach oben zurück verfahren, dass sich der daran befestigte Presskopf sowie das von oben darüber gestülpte glockenförmige zweite Vakuum-Gehäuse 22 so weit oberhalb der Oberseite der Kartuschen-Aufnahme 16 befindet, dass das Einschieben der Kartusche 100 in der zweiten Querrichtung 12 möglich ist.
Dabei sind die beiden Abförder-Arbeitszylinder 13, 14 hinsichtlich ihrer Kolbenstangen 13a, 14a soweit ausgefahren, dass sich dann der an der Kartusche 100 befestigte Verteilkopf 7 in einer Höhenlage über, jedoch fluchtend vertikal zu, dem Auffangbehälter 2 befindet.
Anschließend wird gemäß Figur 6c der Deckel 21b nach unten verschoben und mit der Oberseite des hülsenförmigen Unterteiles 21a des ersten Vakuum-Gehäuses 21 dicht verbunden, wobei der Deckel 21b immer noch am Außenumfang von Kartusche 100 oder Stützfüße 103, abgedichtet mittels zum Beispiel eines O-Ringes 27, dicht anliegt.
Alternativ kann das hülsenförmige Unterteil 21a entlang des Außenumfanges des Aufnahmebehälters 2 nach oben verschoben werden, bis es den Deckel 21b erreicht und dann mit diesem dicht verbunden werden.
Ausgehend von dieser in Figur 6c dargestellten Einhänge-Position wird die Kolbenstange 15a des Kartuschen-Antriebes 4, welchen der Kartuschen-Arbeitszylinder darstellt, zunächst soweit nach unten verfahren, dass der Presskopf 24 in die Kartusche 100 eintaucht und an der Oberseite des Ausschiebers 101 anliegt.
Dadurch wird die Kartusche 100 in allen horizontalen Richtungen fixiert, so dass dies einen ersten Teil der Fixiervorrichtung 3a darstellt, und spätestens bei Eintauchen des Presskopfes 24 in die Kartusche 100 der Presskolben vom Boden des zweiten, topfförmigen Vakuumgehäuses 22 löst, so dass dieses nun mit seinem unteren ringförmigen Rand - die den zweiten Teil der Fixiervorrichtung 3a darstellt - mittels einer Spiralfeder 28, die konzentrisch um die Kolbenstange 15a herum zwischen diesen zweite Vakuum-Gehäuse 22 und dem Joch 23, genauer der Oberseite des in der Seitenansicht rechteckigen Kartuschen-Trägers 3 angeordnet ist, nach unten auf den seitlich überstehenden Rand 100b1 drückt
Wenn danach der Presskopf 24 weiter nach unten verfahren wird gemäß Figur 2a , b ,schiebt er den Ausschieber 101 vor sich her nach unten, wodurch das in der Kartusche 100 befindliche Material M über die Entnahmeöffnung 100a und den daran befestigten Verteilkopf 7 nach unten ausgepresst wird und in den Auffangbehälter 2 fällt, der vorzugsweise ein solches Volumen besitzt, dass er die gesamte Füllung einer Kartusche 100 aufnehmen kann.
Sobald der Ausschieber 101 das untere, entnahmeseitige Ende der Kartusche 100 erreicht hat und diese leer ist, werden gemäß der Figuren 3a , b die Kolbenstangen 13a, 14a der beiden Abförder-Arbeitszylinder 13. 14 synchron nach unten in die Zylinder 13b, 14b eingefahren, sodass das Joch 23 mit allen daran befestigten Teilen, also sowohl dem Kartuschen-Träger 3 als auch der Kartusche 100 und der in deren unteren Bereich befindlichen Presskopf 24 zusammen nach unten fahren, wodurch zunächst der Verteilkopf 7 in das obere offene Ende des Auffangbehälters 2 - deren Innenumfang zur Erleichterung des Einfahrens am oberen Ende konisch nach oben erweitert ist - einfährt und mit ihrer umlaufenden Dichtlippe 25 an deren Innenumfang dicht anliegend weiter nach unten fährt, zunächst bis zum Aufsitzen des Verteilkopfes 7 auf das im Auffangbehälter 2 befindlichen Materials M.
Durch noch weiter nach unten fahren drückt der Verteilkopf 7 als Abförder-Kolben 5 das Material nach unten aus dem Auffangbehälter 2 heraus in die Abförder-Leitung 20 und damit zum entfernten Verbraucher.
Erfindungsgemäß wird dabei das Material M entgast wie folgt:
Die Aufgabe des Verteilkopfes, wie in Figur 4c perspektivisch dargestellt, besteht darin, dass durch die Entnahmeöffnung 100a in einem einzigen dicken Strang austretende Material M, das in die Oberseite des innen hohlen Verteilkopfes 7 eintritt, aufzuteilen in eine Vielzahl dünner Stränge S1, S2, S3, indem in der Unterseite des Verteilkopfes 7 eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 17 mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser angeordnet sind.
Damit die Stränge S1, S2, S3 aus diesen Austrittsöffnungen 17 geradlinig nach unten austreten, ist um jede Austrittsöffnung 17 herum eine umlaufende scharfe Abrisskante 18 gebildet, was beispielsweise dadurch erreicht wird, indem in der - in der Regel ebenen - Unterseite des Verteilkopfes 7 um jede Austrittsöffnung 18 herum eine Ringnut 19 angeordnet ist, die zusammen mit dem Innenumfang der Austrittsöffnung 17 die umlaufende scharfe, im Querschnitt also spitzwinkelige, Abrisskante 18 bildet.
Dadurch fallen die Stränge S1, S2 parallel nebeneinander nach unten in den Auffangbehälter 2, statt sich wie bei einseitiger Anhaftung möglich, seitlich auszulenken und mit benachbarten Strängen S2, S3 sehr schnell wieder zu vereinigen, denn diese an den dünnen Strängen S1, S2, S3 möglichst lang aufrecht erhaltene große Oberfläche wird benötigt um in dem Strang befindlich Gaseinschlüsse sich öffnen und das Gas austreten zu lassen.
Dabei befindet sich der Verteilkopf 7 oberhalb des Auffangbehälters 2, weshalb ebenfalls ein gerades nach unten Fallen der Stränge S1, S2, S3 notwendig ist.
Damit beim Auspressen des Materials und Auffangen im Auffangbehälter 2 nicht erneut Luft aus der Umgebung in das Material M gerät, ist darum herum ein erstes Vakuum gebildet.
Hierfür ist das erste Vakuum-Gehäuse 21 vorhanden, welches mit einem Unterdruck-Anschluss 8 versehen ist und dessen oberer, ringförmiger Deckel 21b mit seiner oberen Durchgangsöffnung dicht am Außenumfang der Kartusche 100 anliegt und dessen hülsenförmiges Unterteil 21a mit seiner unteren Durchgangsöffnung dicht am Außenumfang des Auffangbehälters 2 anliegt, jeweils abgedichtet beispielsweise über O-Ringe 27.
Damit auch beim Einfahren des Presskopfes 24 in die Kartusche 100 und Aufliegen auf dem Ausschieber 101, keine Luft an der Dichtung des Ausschiebers 101 vorbei in das Material M in der Kartusche gepresst werden kann, sitzt auf dem oberen Rand 100b1 der eingehängten Kartusche 100 das glockenförmige zweites Vakuum-Gehäuse 22, welches mit seiner Öffnung nach unten weist, mit seinen Umfangswänden auf diesem Rand 100b1 auf.
Durch eine Öffnung in dem nach oben weisenden Boden des topfförmigen zweiten Vakuum-Gehäuses 22 kann der Kartuschen-Stössel 15a des Kartuschen-Arbeitszylinders 15 dicht hindurchgeschoben werden, wobei zur Abdichtung vorzugsweise wieder O-Ringe 27 verwendet werden.
Über den auch an diesem Vakuum-Gehäuse 22 vorhandenen Unterdruck-Anschluss 9 wird darin enthaltene Luft abgesaugt, sobald es auf der Kartusche aufsitzt und noch bevor der Presskopf 24 in die Kartusche einfährt, wofür vorzugsweise das zweite Vakuum-Gehäuse 22 so dimensioniert ist, dass der Presskopf 24 nicht dicht am Innenumfang des topfförmigen zweiten Vakuum-Gehäuses 22 anliegt.
Damit auch beim Einfahren des Verteilkopfes 7 in den Auffangbehälters 2 eventuell noch - trotz des 1. Vakuums - zwischen dem Verteilkopf 7 und der Oberfläche des Materials vorhandene Restluft nicht in das Material M gepresst wird, sondern abgeführt wird, kann in der vom Material, also vom Boden des Auffangbehälters 2 abgewandten, Rückseite, der Oberseite, des Verteilkopfes 7 ein Entlüftungsventil 30 vorhanden sein, welches über die unteren Austrittsöffnungen 17 in das hohle Innere des Verteilkopfes 7 eintretende Luft nach oben in das 1. Vakuum hinein abgeben würde.
Bei diesem Entlüftungsventil 29 kann es sich um eine einfache Membran handeln, die zwar für Luft durchlässig ist, jedoch nicht für das zu fördernde Material M.
Auf diese Art und Weise können eventuell noch in dem in der Kartusche 100 befindlichem Material M vorhandene Lufteinschlüsse entfernt werden, bevor das Material M über die Abförder-Leitung 20 den Verbraucher erreicht.
Figur 5 zeigt eine typische Dosier-Einheit mit einen Dosierer 300, über dessen Dosier-Düse 301 das viskose Material M in exakt vorgegebenen Mengen ausdosiert werden soll.
Mit dem Dosierer 300 ist die erfindungsgemäße Entleer-Vorrichtung 200 über die Abförder-Leitung 20 verbunden, wobei sowohl der Dosierer 300 als auch die Entleer-Vorrichtung 200 vorzugsweise eine analog gestaltete Grundplatte 1 aufweisen, sodass beide auf die gleiche Führung 501 aufgeschoben werden können und im richtigen Abstand zueinander positioniert werden können.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Grundgestell, Grundplatte
2: Auffangbehälter
3: Kartuschen-Träger
3a: Fixiervorrichtung
4: Kartuschen-Antrieb
5: Abförder-Kolben
6: Abförder-Antrieb
7: Verteilkopf
7a: Befestigungsvorrichtung
8: Unterdruck-Anschluss
9: Unterdruck-Anschluss
10: Pressrichtung
11: 1. Querrichtung
12: 2. Querrichtung
13: Abförder-Arbeitszylinder
13a: Kolbenstange
13b: Zylinder
14: Abförder-Arbeitszylinder
14a: Kolbenstange
14b: Zylinder
15: Kartuschen-Arbeitszylinder
15a: Kartuschen-Stößel
15b: Zylinder
16: Kartuschen-Aufnahme
17: Austrittsöffnung
18: Abrisskante
19: Ringnut
20: Abförder-Leitung
21: 1. Vakuumgehäuse
22: 2. Vakuumgehäuse
23: Joch
24: Presskopf
25: Dichtlippe
26: Hohlraum
27: O-Ring
28: Spiralfeder
29: Auslassöffnung
30: Entlüftungsventil, Membran

100: Kartusche
100a: Entnahmeöffnung
100a1: Innengewinde
100b: Befüllöffnung
100b1: Rand, Flansch
101: Ausschieber
102: Verschluss-Element, Verschluss-Schraube

200: Entleer-Vorrichtung
300: Dosierer

500: Dosier-Einheit
501: Führung

M: Material
S1 - S3: Strang

Claims

Verfahren zum blasenfreien Entleeren von viskosem Material (M) aus einer beidseitig offenen Kartusche (100), die einen darin dicht anliegenden, in Pressrichtung (10) darin verschiebbaren, Ausschieber (101) sowie am anderen Ende eine verschließbare Entnahmeöffnung (100a) aufweist, indem
- durch Vorwärtsschieben, also in Richtung der Entnahmeöffnung (100a), des Ausschiebers (101) das Material (M) aus der Entnahmeöffnung (100a) herausgepresst wird,
dadurch gekennzeichnet, dass

- beim Herauspressen das Material (M) in eine Vielzahl dünner Stränge (S1, S2, S3) aufgeteilt wird,

- die Stränge (S1, S2, S3) in einen oben offenen Auffangbehälter (2) fallen gelassen werden, an dessen Auslassöffnung (29) in seinem unteren Bereich insbesondere eine Abförder-Leitung (20) dicht angeschlossen ist,

- zumindest der Bereich von der Aufteilung des Materials (M) in die Vielzahl dünner Stränge (S1, S2, S3) bis zum oberen offenen Ende des Auffangbehälters (2) unter Unterdruck gehalten wird während des Entleer-Vorgangs.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterdruck ein Vakuum mit einem Restdruck von höchstens 50 mbar, insbesondere höchstens 10 mbar, insbesondere höchstens 1 mbar, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- spätestens nach dem vollständigen Herauspressen des Materials (M) aus der Kartusche (100) das im Auffangbehälter (2) befindliche Material (M) unter Druck gesetzt wird in Richtung Auslassöffnung (29), also Mündung der Abförder-Leitung (20),

- insbesondere durch Vorwärtsschieben eines dicht im Auffangbehälter /2) geführten Abförder-Kolbens (5).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Aufteilung des Materials (M) in eine Vielzahl dünner Stränge (S1, S2, S3) mittels eines Verteilkopfes (7), durchgeführt wird, der insbesondere eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (17) für jeweils einen dünnen Strang (S1, S2, S3) aufweist,

- der Verteilkopf (7) auch als Abförder-Kolben (5) benutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- für das Herauspressen aus der Kartusche (100) ein Kartuschen-Stössel (15a) eines Kartuschen-Antriebes (4) an den Ausschieber (101) angesetzt wird und diesen vorwärts schiebt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- für das Vorwärtsschieben des Abförder-Kolbens (5) im Auffangbehälter (2) dieser in den Auffangbehälter (2) eingesetzt wird und vorwärts in Auslassöffnung (29) und insbesondere Richtung Abförder-Leitung (20) geschoben wird,

- insbesondere die gesamte Kartusche (100) mit daran befestigtem Abförder-Kolben (5) vorwärts in Richtung Auslassöffnung (29) geschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bereich auf der Außenseite, also Rückseite, des Ausschiebers (101) bis zur Austrittsstelle des Kartuschen-Stössels (15a) aus dem Kartuschen-Antrieb (4) während des Entleer-Vorgangs unter Unterdruck gehalten wird.
Entleer-Vorrichtung (200) zum Entleeren von viskosem Material aus einer beidseitig offenen Kartusche (100), die einen darin dicht anliegenden, in Pressrichtung (10) darin verschiebbaren, Ausschieber (101) sowie am anderen Ende eine verschließbare Entnahmeöffnung (100a) aufweist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- einem Grundgestell (1),

- einem daran befestigten Auffangbehälter (2) für Material (M),

- einem Kartuschen-Träger (3), der in Pressrichtung (10) relativ zum Grundgestell (1) beweglich geführt ist,

- einem Kartuschen-Antrieb (4) mit einem Kartuschen-Stößel (15a) zum Vorwärtsschieben des Ausschiebers (101) der Kartusche (100),

- einem dicht im Auffangbehälter (2) geführten Abförder-Kolben (5),

- einem Abförder-Antrieb (6) zum Bewegen des Abförder-Kolbens (5),
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Kartuschen-Träger (3) eine Fixiervorrichtung (3a) aufweist, mittels der die Kartusche (100) in und entgegen der Pressrichtung (10) fix am Kartuschen-Träger (3) befestigbar ist,

- einem Verteilkopf (7) zum Aufteilen des aus der Entnahmeöffnung (100a) austretenden Stranges an Material (M) in eine Vielzahl dünner Stränge (S1, S2, S3), der eine Befestigungsvorrichtung (7a) aufweist zum Befestigen an der Entnahmeöffnung (100a),

- der Verteilkopf (7) dicht und in Pressrichtung (10) beweglich in den Auffangbehälter (2) passt und als Abförder-Kolben (5) einsetzbar ist,

- ein erstes druckdichtes Vakuum-Gehäuse (21) mit einem Unterdruck-Anschluss (8) vorhanden ist, welches dicht an dem Auffangbehälter (2) und dicht am Außenumfang der Kartusche (100), auch wenn sich diese relativ zum Vakuum-Gehäuse (21) bewegt, anliegt.
Entleer-Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- einem zweiten druckdichten Vakuum-Gehäuse (22) mit einem Unterdruck-Anschluss (9) vorhanden ist welches einerseits dicht am Außenumfang der Kartusche (100) oberhalb der Kartuschen-Aufnahme (16) im Kartuschen-Träger (3) anliegt und andererseits dicht von dem Kartuschen-Stössel (15a) durchlaufen wird.
Entleer-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilkopf (7) so ausgebildet ist, dass er in Pressrichtung (10) in einem festen Abstand zur Entnahmeöffnung (100a) der Kartusche (100) befestigbar ist.
Entleer-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Abförder-Antrieb (6) zwischen dem Kartuschen-Träger (3) und dem Grundgestell (1) angeordnet ist

- insbesondere beidseits der Kartuschen-Aufnahme (16) je ein Abförder-Antrieb (6) angeordnet ist,

- der Abförder-Antrieb (6) wenigstens einen, insbesondere zwei, Abförder-Arbeitszylinder (13, 14) umfasst.
Entleer-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kartuschen-Antrieb (4) wenigstens einen Kartuschen-Arbeitszylinder (15) umfasst.
Entleer-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kartuschen-Aufnahme (16) im Kartuschen-Träger (3) zur Seite offen oder zu öffnen ist zum seitlichen Einschieben einer Kartusche (100).
Entleer-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kartuschen-Stössel (15a) ein glockenförmiges zweites Vakuum-Gehäuse (22) durchläuft und eine als Druckfeder wirkende Spiralfeder (28) zwischen dem Joch (23) und dem oberen Ende des Vakuum-Gehäuses (22) angeordnet ist.
Dosier-Einheit (500) mit einem Dosierer (300) zum Dosieren von viskosem Material sowie einer Entleer-Vorrichtung (200) zum Entleeren von viskosem Material aus einer beidseitig offenen Kartusche (100)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Entleer-Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 14 ausgebildet ist.